II. Tính chọn mạch biến đổi :

Đồ án môn học



TỔNG HỢP HỆ



ĐIỆN CƠ



Mạch bến đổi điện áp tới động cơ gồm hai bộ chỉnh lưu cầu 3 pha tiristor điều

khiển riêng, mạch kích từ là chỉnh lưu cầu 3 pha diode.



1. Mạch biến đổi nguồn cấp cho động cơ :

xét khi 1 bộ chỉnh lưu làm việc .Ta có sơ đồ sau :



Đồ án môn học



TỔNG HỢP HỆ



ĐIỆN CƠ



Trong đó :

BAN : biến áp nguồn lấy điện từ biến áp cấp cho động cơ .

Uvo : điện áp dây hiệu dụng thứ cấp biến áp nguồn

T : 6 Tiristor của mạch chỉnh lưu cùng loại

Lck : cuộn kháng san bằng

Lư,Rư : Cảm kháng ,điện trở phần ứng động cơ .

Rư = r u +r cp =0,94 Ω

Điện áp không tải của bộ chỉnh lưu Udo phải thoả mãn phương trình

Uv

γ 1 .Udo.cosα min = γ 2 .Eưđm + ∑ + Iưmax.Rư1 + ∆U y max



trong đó :

Udo : điện áp không tải của chỉnh lưu

γ1 : hệ số tính đến sự suy giảm của lưới điện ;γ1= 0,95

γ2 : hệ số dự trữ BAN ; γ2 = 1,04 – 1,06

α min : góc điều khiển cực tiểu , sơ đồ đảo chiều và m =6 xung , nên ta chọn α

min



= 12 0 .



Iưmax : dòng cực đại phần ứng động cơ .Iưmax= (2-2,5)Iưđm.

Chọn Iưmax = 2 Iưđm = 2*26 = 52 (A)

Uv

Uv

∑ : tổng sụt áp trên van .Mỗi thời điểm chỉ có 2 van dẫn nên ∑ = 2Uv



≈ 2*1,6= 3,2 V

Eưđm = Uuđm – Iưđm.Rư =220 – 0,94*26 = 195,56 (V)

∆Uymax : sụt áp cực đại do trùng dẫn

∆Uymax = ∆Uydm*(Iưmax,Iưdm)/(Iddm.Iưdm)



Có Iddm = Iưdm và Iưmax =2*Iưdm

⇒ ∆Uymax = 2* ∆Uydm = 2.Udo.Uk.Yk



với Uk là điện áp ngắn mạch : Uk% = 5% ⇒ Uk=0,55

Và γ k = ∆Uy/ ∆Uk% = 0,5 (tra bảng bộ chỉnh lưu cầu 3 pha ).



Đồ án môn học



TỔNG HỢP HỆ



ĐIỆN CƠ

Uv

Vậy Udo = (γ 2 Eưđm + ∑ +Iưmax.Rư1) / (γ 1 cosα min - 2.γk.Uk) =



290,55(V)

⇒ Uvo=Udo/1,35 = 215,22 (V)



• Tính chọn BAN :

Biến áp nguồn đấu theo kiểu ∆/γ .Điện áp lưới Ul = 380 V

 Tỉ số biến áp : K BAN =



U1

Uvo *1 / 3



=



380

215,22 * 1 /



3



= 3,06



Dòng hiệu dụng thứ cấp BAN

I2 =



2 / 3 *I d



=



2 / 3 .26



= 21,23 A



 Dòng hiệu dụng sơ cấp BAN

I 1 = (1/K BAN ).I 2 =(1/3,06).21,23 = 6,94 A

Công suất định mức BAN

S BAN = 1,05.Udo.Idđm = 1,05.290,55.26 = 7932,015 (VA)

Tra sổ tay ta chọn biến áp tiêu chuẩn có Sđm = 8,5 (KVA)

*Tính chọn các Thyristor trong mạch chỉnh lưu :

Ta có bộ chỉnh lưu là cầu 3 pha .Tra sổ tay ,ta tính được các thông số sau :

- Dòng trung bình qua mỗi thyristor :

I T = 1/3*Idđm= 1/3*26 = 8,67 (A)

- Dòng cực đại qua mỗi thyristor :

I TM = 1/3*Idmax = 1/3*52= 17,33(A)

- Điện áp ngược cực đại mỗi thyristor phải chịu :

Ungmax=



2



Uvo =



2



.215,22= 304,37(V)



- Chọn hệ số dự trữ về điện áp và dòng điện của các thyristor là :

Ku = 1,6 và Ki= 1,5

- Vậy thyristor phải chịu được điện áp ngược cực đại là :

Ung = 1,6*304,37 = 486,99(V)



Đồ án môn học



TỔNG HỢP HỆ



ĐIỆN CƠ



Chịu được dòng trung bình khi dẫn : I T = 1,5*8,67= 13 A

Chịu được dòng cực đại khi dẫn : = 1,5*17,33 = 26 A.

Vậy ta chọn được loại thyristor dùng cho bộ chỉnh lưu cấp nguồn cho

động cơ

Loại



I0



Vrrm= Itsm Iđm



Vgt



Igt



(A)



Vdrm



(mA)



max



3



(V)

1,5



TYN 16



(A)

220



Vtm



Itm



du/dt di/dt



max max



max



(V/



(A/



(A)

25



(A)

50



µs



µs



50



100



(V)

1,4



690

Trong đó :

I 0 - Dòng trung bình ở trạng thái dẫn của thyristor

Vrrm- điện áp lặp lại của thyristor

Vdrm- điện áp lặp lại ở trạng thái khoá

Itsm – Dòng điện quá tải ở điểm hư hỏng trong trạng thái dẫn

Iđm – Dòng cực đại ở trạng thái khoá

Vgt,Igt - điện áp dòng điện điều khiển

Vtm,Itm - điện áp ,dòng điện cực đại ở trạng thái dẫn

du/dt – Tốc độ tăng tới hạn của điện áp ở trạng thái khoá

di/dt – Tốc độ tăng tới hạn của dòng điện ở trạng thái dẫn

• Tính điện cảm phần ứng :

Công thức gần đúng tính điện cảm phần ứng động cơ một chiều kích từ độc

lập :

Lư ≈ Kl(Uuđm/Iưdm.Zp.n dm ) (H)

Trong đó :



- truyền động điện trang 273



Kl = 1,4- 1,9 ( có máy bù ) chọn Kl= 1,4



Uuđm = 220 (V) ; I udm = 26 (A)

Zp = 4 (số đôi cực ) và n =1050(vòng/phút)



Đồ án môn học



TỔNG HỢP HỆ



ĐIỆN CƠ

3

 Lư = 1,4.(220/26*4*1050) = 2,82.10 − (H)



Hay Lư = 2,82 (mH)

• tính toán mạch bảo vệ du/dt và di/dt

Ta có sơ đồ mạch hoàn chỉnh nh sau :



a) Mạch R1C1 bảo vệ quá điện áp do tích tụ điện tích

( điện tử công suất trang 261 Nguyễn Bính )

Gọi b là hệ số dự trữ về điện áp của thyristor  b=1-2

Chọn b= 1,6

Giả sử BAN có Lc = 0,2(mH)

Hệ số quá điện áp : K =



Vrrm

b.Ung max



= 600/(1.6*304.37) = 1,23



Các thông số trung gian , sử dụng các đường cong

C * (K) = 5,5 ;

min

R * (K) = 1,2 ;

max

R * (K) = 0,55 ;

min

Tính di/dt min khi chuyển mạch .Ta có phương trình lúc bắt đầu trùng dẫn



Đồ án môn học



TỔNG HỢP HỆ



ĐIỆN CƠ



2.Lc.di/dt = Uday=

 di/dt max =



2



2



Uvo.sin(wt +ϕ)



Uvo/2 . Lc = (



2



3

.215,22)/(2.0,2.10 − ) = 760917.61(A/s) =



0.76(A/ µs )

Ta thấy với thyristor đã chọn có di/dt = 100 (A/ µs ) >> 0,76(A/ µs ) nên trong

mạch không cần có cuộn kháng bảo vệ Lk( bảo vệ di/dt) tức là có thể coi Lk=0.

Xác định điện lượng tích tụ Q = f.(di/dt) sử dụng các đường cong với

Id= 26 (A); di/dt max = 0,76(A/ µs ).Tra đường cong  Q = 15 (A/ µs )

- Xác định R1,C1:

F

C1=(2Q/Ungmax).C * (K) = (2*15/304.7).5,5 = 0,54( µ )

min



R * (K).

min



2.Lc.Ung max

2Q



⇐ R1 ⇐ R * (K).

max



2.Lc.Ung max

2Q



−3

−3

⇔ 0,55* 20.2 *10 * 304.37 ⇐ R1 ⇐ 1,2* 20.2 *10 .304.37

−3

−3



2.1,5.10



2 * 1.5 * 10



⇔ 35.04 ⇐ R1 ⇐ 76.44 (Ω)



Vậy ta có thể chọn các giá trị chuẩn : R1= 47 (Ω)

F

C1=0,6( µ )



b) Mạch R2,C2 bảo vệ quá điện áp do cắt BAN không tải gây ra

Như trên ta có hệ số quá điện áp : K= 1,23

Các thông số trung gian sử dụng các đường cong

C * (K) = 0,45 ; R * (K) = 2,1 ;R * (K) = 1 ;

max

min

min

- Giá trị lớn nhất của năng lượng từ trong BAN (3pha) khi cắt

Wt3 = (Is.o.m/



2



Is).(S/2.w)



Trong đó :

- Is.o.m là giá trị cực đại của dòng từ hoá quy sang thứ cấp

- Is : giá trị hiệu dụng của dòng định mức thứ cấp

Is =



2 / 3 Id=



2 / 3 .26



= 21,23 (A)



- S : Công suất biểu kiến của BAN



Đồ án môn học



TỔNG HỢP HỆ



ĐIỆN CƠ



W = 2Πf=314(rad/s)

Ta có

Isom:



2



.Iso =



2



 Wt3 = (Is.o.m/



.0,03.Is

2



Is).(S/2.w) =0.03*85*10 3 /2*314 =0,41 (Ws)



- Xác định R2 và C2 :

C2 = (2.Wt3/U 2 sm ).C * (K)

min

Trong đó :

Usm là giá trị cực đại điện áp dây thứ cấp BAN

Usm =

 C2=



2



Us =



2



Uvo=



2



.215,22= 304.37(V)



2.0,41

6

.0,45= 3,98.10 − (F)

304.37 2



F

 C2 = 3,98 ( µ )



Usm



R * (K). Isom ⇐ R2 ⇐ R * (K).Usm/Isom

max

min

1.



304.37

2 * 0.03 * 21.23



304.37



⇐ R2 ⇐ 2,1.

2 * 0.03 * 21.23



⇔ 337.92 ⇐ R2 ⇐ 709.63(Ω)



F

Vậy ta chọn các giá trị chuẩn : R2= 600(Ω) và C2 = 4( µ )



2. Mạch biến đổi nguồn cấp cho mạch kích từ động cơ :

ta dùng sơ đồ cầu 3 pha Điôt như sau :



Đồ án môn học



TỔNG HỢP HỆ



ĐIỆN CƠ



Từ loại động cơ ,ta có Iktdm = 1,24 A và Rcks = 128 (Ω). Ta có điện áp ra mạch

chỉnh lưu :

Ud= Udo = Iktdm.Rcks = 1,14*128= 158,72(V)

 Udv = Uv/1,35  Uvo = 117.57 (V)

• Tính chọn BAN cấp cho mạch kích từ BAKT

BAKT đấu theo kiểu ∆/γ , điện áp lưới Ul = 380 V

 Tỉ số BA Kbakt = U1/



Uvo

3



= 380.



1175.57

3



= 5,6



Dòng điện hiệu dụng thứ cấp BAKT



I2 =



2 / 3 *Id



=



2 / 3 *1,24



= 1,01 (A)



Dòng điện hiệu dụng sơ cấp BAKT

I1= (1/Kbakt).I2= (1/5,6).1,01 = 0,18 (A)

Công suất định mức BAKT

Sbakt = 1,05*Udo*Idđm = 1,05*158,72*1,24 = 206,65(VA)

Tra sổ tay , ta chọn máy biến áp tiêu chuẩn có Sđm = 240 (VA)



Đồ án môn học



TỔNG HỢP HỆ



ĐIỆN CƠ



• tính chọn các Điốt trong mạch chỉnh lưu

Dòng trung bình qua mỗi điôt

Id = (1/3)Iddm = (1/3)*1,24 = 0,41 (A)

Dòng cực đại qua mỗi điốt

Idm = (1/3)Idmax = (1/3)*1,24 = 0,41 (A)

điện áp ngược cực đại mà mỗi điốt phải chịu

Ungmax=



2



Uvo=



2



*117.57=166.27(V)



Chọn hệ số dự trữ về điện áp và dòng điện của các điôt là :

Ku= 1,6 và Ki = 1,5

Vậy điôt phải chịu điện áp ngược cực đại = 1.6*166.27= 266.03(V)

Chịu được dòng trung bình khi dẫn = 1.5*0.14=0.62(A)

Chịu được dòng cực đại khi dẫn = 1.5*0.14= 0.62(A)

Vậy ta chọn loại Điốt dùng cho bộ chỉnh lưu nguồn cấp cho mạch kích từ

động cơ loạI B-10

Có Itb= 10(A)

Ulv = 300 (V)

∆U = 0,7(V)



Đồ án môn học



TỔNG HỢP HỆ



ĐIỆN CƠ



CHƯƠNG 4



XÂY DỰNG CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN TỔNG HỢP HỆ

Sơ đồ điều chỉnh có hai mạch vòng: Mạch vòng dòng điện và mạch

vòng tốc độ. Ta phải xác định các bộ điều chỉnh dòng điện (Ri) và điều

chỉnh tốc độ (Rw).

ở đây ta đã bỏ qua hằng số thời gian tdk của bộ biến đổi, chỉ điều chỉnh

các hằng số thời gian lớn (tvo).



Đồ án môn học



TỔNG HỢP HỆ



ĐIỆN CƠ



I.



Mạch vòng điều chỉnh dòng điện.



Hằng số thời gian điện từ của phần ứng động cơ:

Tư=L/R =2,82.10-3/0,94= 0,003(s)

M= K.φ.Iđm=>K. φ= M/.Iđm =40.9/26 =1.57

Hằng số thời gian cơ học:

Tc= (Rư.J)/(K. Φ )2 =0,94.0,25/1,572=0,095(s)

Ta thấy rằng hằng số thời gian cơ học Tc=0,095(s) rất lớn so với hằng

số thời gian điện từ của phần ứng động cơ Tư =0,003(s) nên ta có thể coi

sức điện động của động cơ không ảnh hưởng tới quá trình điều chỉnh của

mạch vòng dòng điện.